低滲透油藏油水兩相滲流特征

1、1低滲透油藏低滲透油藏油水兩相滲流特征及油水兩相滲流特征及提高驅(qū)油效率的途徑提高驅(qū)油效率的途徑2要點(diǎn)：要點(diǎn)：1 油水兩相流動(dòng)的概念油水兩相流動(dòng)的概念2 低滲透儲(chǔ)層中油水兩相流動(dòng)的滲流阻力低滲透儲(chǔ)層中油水兩相流動(dòng)的滲流阻力3 油水兩相滲流油水兩相滲流4 低滲透儲(chǔ)層油水相對(duì)滲透率曲線特征低滲透儲(chǔ)層油水相對(duì)滲透率曲線特征5 提高驅(qū)油效率的途徑提高驅(qū)油效率的途徑6 剩余油重新運(yùn)移的條件剩余油重新運(yùn)移的條件31 油水兩相流動(dòng)的概念油水兩相流動(dòng)的概念4實(shí)際儲(chǔ)層都存在油水兩相，氣水兩相，或者油氣水三相。某一相的流動(dòng)狀態(tài)和該相的飽和度有關(guān)。含水飽和度等于或小于束縛水飽和度時(shí)，水相是不流動(dòng)相。含油飽和度等于或小

2、于殘余油飽和度時(shí)，油相是不流動(dòng)相。當(dāng)含水飽和度大于束縛水飽和度，小于殘余油時(shí)的含水飽和度時(shí)，油水兩相同時(shí)流動(dòng)，稱為油水兩相流動(dòng)區(qū)。5 多孔介質(zhì)中油水分布及兩相流動(dòng)概念多孔介質(zhì)中油水分布及兩相流動(dòng)概念（1）“ 纜狀纜狀”流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài) （2） 孔道流動(dòng)概念孔道流動(dòng)概念（3） 渠網(wǎng)式滲流狀態(tài)渠網(wǎng)式滲流狀態(tài)（4） 段塞式流動(dòng)和分散相流動(dòng)段塞式流動(dòng)和分散相流動(dòng)6上述各種多相流體滲流的概念，從不同角度分析了多相流體滲流過(guò)程中各相流體的分布和流動(dòng)狀況，大多出于推測(cè)。在實(shí)際儲(chǔ)層中，由于孔隙結(jié)構(gòu)的微觀非均質(zhì)性、巖石的混合潤(rùn)濕性、飽和度的變化等因素的影響，在同一多孔介質(zhì)中可能存在多種滲流形式。微觀模擬實(shí)驗(yàn)表明

3、，在某一特定條件下，可能以某種滲流狀態(tài)為主，同時(shí)與其他流動(dòng)狀態(tài)并存。在驅(qū)替過(guò)程中，被驅(qū)替相由連續(xù)相變?yōu)椴贿B續(xù)相，進(jìn)而被圈閉形成剩余油。7 2 低滲透儲(chǔ)層中低滲透儲(chǔ)層中油水兩相流動(dòng)的滲流阻力油水兩相流動(dòng)的滲流阻力8（1）低滲透儲(chǔ)層中啟動(dòng)壓力形成的）低滲透儲(chǔ)層中啟動(dòng)壓力形成的 附加滲流阻力附加滲流阻力 啟動(dòng)壓力梯度形成的附加滲流阻力：bgradpp 29（2） 粘滯阻力粘滯阻力在流體運(yùn)動(dòng)時(shí)，相鄰兩層流體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)存在內(nèi)摩擦力，或?qū)ο鄬?duì)滑動(dòng)速度存在抵抗力，這稱為流體的粘性應(yīng)力或粘滯力。粘性大小取決于流體的性質(zhì)。粘性應(yīng)力的大小與流體粘性和相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度成正比，與孔隙半徑的平方成反比。218rLVp10

4、（3）毛細(xì)管附加阻力）毛細(xì)管附加阻力11 毛細(xì)管附加阻力毛細(xì)管附加阻力前緣彎月面曲率增大，接觸角減小，稱為后退接觸角R；油段塞運(yùn)動(dòng)后緣彎月面曲率減小，接觸角增大，稱為前進(jìn)接觸角A。此時(shí)AR。上式為一個(gè)油段塞運(yùn)動(dòng)時(shí)所具有的毛細(xì)管附近阻力，這是由于接觸角滯后所引起的。)cos(cos2213ARwwrPPp12 （4）低滲透儲(chǔ)層的綜合滲流阻力）低滲透儲(chǔ)層的綜合滲流阻力133 油水兩相滲流油水兩相滲流14 為表示多相系統(tǒng)中每一相的流動(dòng)狀況，20世紀(jì)30年代Musket和Meres首先將達(dá)西定律引入兩相滲流研究中，得到有效滲透率的概念，并用相對(duì)滲透率曲線表示。 15 3.1 有效滲透率有效滲透率假設(shè)達(dá)

5、西定律適用于多相滲流中的每一相，則可根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料計(jì)算每一相流經(jīng)多孔介質(zhì)的滲透率，稱為該相的有效滲透率：PKVoooPKVwww16 3.2 相對(duì)滲透率相對(duì)滲透率在多相滲流中，相對(duì)滲透率是每一相有效滲透率與特定滲透率的比值。特定滲透率通常用氣測(cè)絕對(duì)滲透率，或者是束縛水飽和度條件下的油相有效滲透率。soiooroairoroKKKKKK/或soiowrwairwrwKKKKKK/或173.3 相對(duì)滲透率曲線的滯后現(xiàn)象相對(duì)滲透率曲線的滯后現(xiàn)象183.4 兩相滲流的最小飽和度兩相滲流的最小飽和度在一定的滲流條件下，兩相系統(tǒng)中，不管是潤(rùn)濕相還是非潤(rùn)濕相，都需要有一個(gè)最小飽和度值才能流動(dòng)。束縛水飽和度：為

6、最小含水飽和度，用Swi表示。當(dāng)含水飽和度等于或小于Swi時(shí)，雖然有一定的含水飽和度，但水相處于不流動(dòng)狀態(tài)，只有油相才處于流動(dòng)狀態(tài)。剩余油（或殘余油）飽和度：為最小含油飽和度，用Sor表示。當(dāng)含油飽和度等于或小于Sor時(shí)，油相不參與流動(dòng)，只有水相才處于流動(dòng)狀態(tài)。19在水驅(qū)油的過(guò)程中，儲(chǔ)層含水飽和度等于束縛水飽和度Swi時(shí)，水相處于不流動(dòng)狀態(tài)，只有油相是流動(dòng)相。油井產(chǎn)出的是純油，稱為無(wú)水采油期。當(dāng)含水飽和度大于束縛水飽和度，而小于殘余油飽和度時(shí)，油水同時(shí)流動(dòng)，稱為含水采油期。在此期間，隨含水飽和度的增加，水相有效滲透率增大，油井含水率也增加。當(dāng)達(dá)到殘余油飽和度Sor時(shí)，儲(chǔ)層中的油成為不流動(dòng)相，形

7、成剩余油。此時(shí)兩相流動(dòng)“ 退化”為孔隙網(wǎng)絡(luò)中的單相流動(dòng)。204 低滲透儲(chǔ)層的低滲透儲(chǔ)層的 相對(duì)滲透率曲線特征相對(duì)滲透率曲線特征214.1低滲與高滲巖心低滲與高滲巖心 相對(duì)滲透率曲線的差別相對(duì)滲透率曲線的差別絕對(duì)滲透率為1314103m2巖心的相對(duì)滲透率曲線絕對(duì)滲透率為20103m2巖心的相對(duì)滲透率曲線。22 高滲巖心相滲曲線特征高滲巖心相滲曲線特征（1）束縛水時(shí)，油相的相對(duì)滲透率Kro較高，約為0.97，接近油相的絕對(duì)滲透率。（2）殘余油時(shí)水相的相對(duì)滲透率也較高，約為0.47。（3）兩相流動(dòng)區(qū)較寬，約為0.52。意味著驅(qū)油效率較高。23低滲巖心相滲曲線特征低滲巖心相滲曲線特征（1）束縛水時(shí)，油

8、相相對(duì)滲透率較低，約為0.75。（2）殘余油時(shí)，水相相對(duì)滲透率很低，約為0.13。（3）兩相流動(dòng)區(qū)狹窄，約為0.41，意味著驅(qū)油效率較低。244.2 有效滲透率與絕對(duì)滲透率的關(guān)系有效滲透率與絕對(duì)滲透率的關(guān)系絕對(duì)滲透率降低到0.347/10.244=1/29.5束縛水時(shí)油相有效滲透率降低到0.007/3.106=1/443.7殘余油時(shí)水相有效滲透率降低到0.014/2.372=1/169.4254.3 相對(duì)滲透率與巖石潤(rùn)濕性的關(guān)系相對(duì)滲透率與巖石潤(rùn)濕性的關(guān)系0.000.010.020.030.040.050.060.070.080.09020406080100含水飽和度（）相對(duì)滲透率（與K g

9、之比）KrwKroKg=1.99026 低滲透儲(chǔ)層油水兩相滲流特征低滲透儲(chǔ)層油水兩相滲流特征對(duì)于低滲透巖心，隨著絕對(duì)滲透率的降低，油相和水相的有效滲透率和相對(duì)滲透率均有較大降低。對(duì)于親水巖石，殘余油時(shí)水相相對(duì)滲透率降低幅度更大。對(duì)于親油巖心，束縛水時(shí)油相相對(duì)滲透率降低幅度更大。低滲透巖心油水兩相流動(dòng)范圍小，特別是殘余油飽和度較高，水驅(qū)油效率較低。 274.4 驅(qū)油效率與絕對(duì)滲透率的關(guān)系驅(qū)油效率與絕對(duì)滲透率的關(guān)系28水驅(qū)油結(jié)束時(shí)剩余油飽和度的大小關(guān)系到水驅(qū)油效率。水驅(qū)剩余油飽和度是實(shí)施三次采油的初始條件。剩余油飽和度的大小和儲(chǔ)層性質(zhì)，和開(kāi)發(fā)方式有關(guān)。從宏觀上研究剩余油飽和度和可測(cè)參數(shù)的關(guān)系是十分

10、必要的。剩余油飽和度與毛細(xì)管數(shù)的相關(guān)關(guān)系。295 提高驅(qū)油效率的途徑提高驅(qū)油效率的途徑30要點(diǎn)：1 毛細(xì)管數(shù)2 剩余油飽和度與毛細(xì)管數(shù)的關(guān)系3 修正的毛細(xì)管數(shù)4 剩余油飽和度與修正毛細(xì)管數(shù)的關(guān)系5 粘滯力和毛管力對(duì)剩余油飽和度的影響31 5.1 毛細(xì)管數(shù)毛細(xì)管數(shù)Moore和Slobod用水濕巖石進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)，并運(yùn)用量綱分析和標(biāo)配原則，提出粘滯力同毛管力之比的無(wú)量綱數(shù)組，稱為毛細(xì)管數(shù)： cosowwcomVN毛管力粘滯力32 5.2 剩余油飽和度與毛細(xì)管數(shù)的關(guān)系剩余油飽和度與毛細(xì)管數(shù)的關(guān)系水突破時(shí)的剩余油飽和度：隨著毛細(xì)管數(shù)的增大，發(fā)生圈閉作用時(shí)的含油飽和度減小。從曲線形態(tài)看，它并不是一個(gè)均勻

11、的曲線，有一個(gè)較明顯的拐點(diǎn)，大約出現(xiàn)在毛細(xì)管數(shù)為106107的范圍內(nèi)。在此之前，即毛細(xì)管數(shù)107的范圍內(nèi)，巖心中含油飽和度變化不大。而在此之后，即毛細(xì)管數(shù)106的情況下，隨毛細(xì)管數(shù)的增大，水突破時(shí)的含油飽和度明顯減小。 335.3 修正的毛細(xì)管數(shù)修正的毛細(xì)管數(shù)Abrams證實(shí)了這種相關(guān)關(guān)系的普遍性。并提出修正的毛細(xì)管數(shù) ： 4 . 0)(cos)(owoworoiwcamSSVN345.4 剩余油飽和度與修正毛細(xì)管數(shù)的關(guān)系剩余油飽和度與修正毛細(xì)管數(shù)的關(guān)系修正的毛細(xì)管數(shù)和剩余油飽和度的關(guān)系曲線。所有親水砂巖的關(guān)系曲線都有一個(gè)明顯特征，即曲線有一明顯的拐點(diǎn)。每種砂巖的拐點(diǎn)都不一樣?？梢源_定注水后的

12、剩余油飽和度和最終驅(qū)油效率。 355.5 粘滯力和毛管力對(duì)剩余油飽和度的影響粘滯力和毛管力對(duì)剩余油飽和度的影響粘滯力和毛管力是水驅(qū)油過(guò)程中的主要滲流阻力，對(duì)水濕巖石剩余油飽和度有重要影響。下表是Moore和Slobod的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 36 1 剩余油形成和多種因素有關(guān)，主要有：儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)、潤(rùn)濕性、驅(qū)替相性質(zhì)、原油性質(zhì)、開(kāi)采方式等。 2 剩余油飽和度和毛細(xì)管數(shù)直接相關(guān)，毛細(xì)管數(shù)越大剩余油飽和度越小。即驅(qū)替劑粘度較大，驅(qū)替速度較大，油水界面張力越小，接觸角接近900C，則毛細(xì)管數(shù)越大，剩余油飽和度較小。 3 毛細(xì)管數(shù)在一定的范圍內(nèi)，剩余油飽和度降低幅度較大。376 剩余油重新運(yùn)移的條件剩余油重新運(yùn)

13、移的條件38要 點(diǎn)：1 剩余油重新運(yùn)移的條件2 提高驅(qū)替速度3 剩余油重新運(yùn)移與P/L的關(guān)系4 剩余油重新運(yùn)移的臨界毛細(xì)管數(shù)396.1 剩余油重新運(yùn)移的條件剩余油重新運(yùn)移的條件40繼續(xù)采出注水開(kāi)發(fā)之后的剩余油，通常屬于“ 三次采油”的范疇。被圈閉的油滴在一定的條件下能夠重新運(yùn)移。只有在毛細(xì)管數(shù)達(dá)到一定數(shù)值的情況下，被圈閉的剩余油才能重新運(yùn)移。在化學(xué)驅(qū)的情況下，毛細(xì)管數(shù)要增加到103102才能收到較好的效果。 41根據(jù)毛細(xì)管數(shù)的定義，增大毛細(xì)管數(shù)的方法有三個(gè)：一、 提高驅(qū)替速度；二 、增大驅(qū)替劑的粘度；三 、降低油水界面張力。cosowwcomVN毛管力粘滯力42Jordan，McCarde和H

14、ocott(1956)用Berea砂巖實(shí)驗(yàn)壓力梯度達(dá)到370磅/英寸2/英尺（8370KPa/m）以前，剩余油飽和度與壓力梯度的大小無(wú)關(guān)。當(dāng)壓力梯度大于370磅/英寸2/英尺時(shí)，從巖心中又驅(qū)替出原油。當(dāng)壓力梯度達(dá)到3750磅/英寸2/英尺（84.8Mpa/m），實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，遺留在巖心中的剩余油飽和度為11。2 提高驅(qū)替速度提高驅(qū)替速度43通常油藏開(kāi)發(fā)時(shí)，壓力梯度一般約在幾磅/英寸2/英尺的范圍。實(shí)驗(yàn)中的注水速度和壓力梯度都遠(yuǎn)大于任何油藏的實(shí)際值。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，有一個(gè)使巖心中剩余油流動(dòng)所需要的最小壓力梯度。如果驅(qū)替水施加的壓力梯度足夠大的話，那么被毛管力拘禁的剩余油能夠驅(qū)替出一部分。446.3 剩余

15、油重新運(yùn)移與剩余油重新運(yùn)移與P/L的關(guān)系的關(guān)系Taber等人（1969）曾系統(tǒng)研究過(guò)粘滯力（P/L）和毛管力（w）對(duì)砂巖巖心驅(qū)油效率的影響。確定剩余油何時(shí)開(kāi)始流動(dòng)。剩余油飽和度與（P/L）的相關(guān)關(guān)系。 4546P/L臨界值臨界值P/L這一比值有一個(gè)臨界值，當(dāng)達(dá)到這一臨界值時(shí)（不管這一臨界值是靠增大P/L，還是靠降低得到的），剩余油才開(kāi)始運(yùn)移，可以獲得剩余油的初始產(chǎn)量。驅(qū)出的剩余油量是P/L的函數(shù)。隨著P/L值的增大，采出的剩余油量增加。通常P/L值至少要超過(guò)其臨界值一個(gè)數(shù)量級(jí)。47P/L臨界值與滲透率的關(guān)系臨界值與滲透率的關(guān)系 儲(chǔ)層滲透率越高，剩余油可動(dòng)性臨界值越小，剩余油容易啟動(dòng)。儲(chǔ)層滲透率越低，剩余油可動(dòng)性的臨界值越大。特別是當(dāng)滲透率小于100103m2時(shí)，可動(dòng)性臨界值非常大，剩余油不容易啟動(dòng)。 484 剩余油重新運(yùn)移的臨界毛細(xì)管數(shù)剩余油重新運(yùn)移的臨界毛細(xì)管數(shù)圖中下面曲線為連續(xù)油被圈閉時(shí)的毛細(xì)管